Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Dr. Ősz János Megújuló energiaforrások illeszkedése.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Dr. Ősz János Megújuló energiaforrások illeszkedése."— Előadás másolata:

1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Dr. Ősz János Megújuló energiaforrások illeszkedése a szekunder energiahordozókhoz

2 Kapcsolatok Szekunder energiahordozók: –Üzemanyag → közlekedés (hajtás), –Hő → fűtés, hmv, technológia, –Villamos energia → közlekedés (hajtás), fűtés, hmv, technológia, világítás, információtechnika. Üzemanyag. Vezetékes energiaellátó rendszerek: –Földgáz, –Villamos energia, –Távhő (lokális). Megújuló energiaforrások: –Bio-üzemanyag, biogáz → CH 4 (SNG, RNG) → földgáz, –Víz-, szélerőművek (nap) → VER, –Biomassza (hulladék), geotermikus → távhő, –Biomassza (hulladék) → távhő + VER (kapcsolt). Hatékonyság-javítás a három szekunder energiahordozó területén.

3 1. Üzemanyag Az üzemanyagok belső égésű motorok (gépjármű, vasút, hajó) és gázturbinák (repülőgép) hajtóanyaga. Az üzemanyagokat (benzin, gázolaj; kerozin) főleg kőolajból finomítással és adalékok bekeverésével állítják elő. A motorok, gázturbinák az üzemanyagok kémiailag kötött energiáját (fűtőértékét) hasznosítják úgy, hogy a felszabaduló tüzelőhőt mechanikai energiává alakítják, ami általában haladó mozgásra (közlekedés) szolgál. Magyarországon értékesített üzemanyag 2009-ben 110 PJ/év (3,1 Gl/év), ebből E-85 (3,2 Ml/év) volt, –CO 2 -kibocsátás 7,4 Mt/év.

4 Üzemanyagok –A benzin (oktán C 8 H 18 ) fűtőértéke 48,8 MJ/kg, fajlagos CO 2 - kibocsátása 0,063 t CO 2 /GJ ü ; –Az E85 bio-üzemanyag szemes növényekből (gabona, kukorica) első generációs technológiával előállított etanol (etil-alkohol, C 2 H 5 OH) és benzin ~70/30 % arányú keveréke. Fűtőértéke ~35,6 MJ/kg, fajlagos CO 2 -kibocsátása 0,012 t CO 2 /GJ ü ; –Szintetikus földgáz (RNG (USA), SNG (EU)) gazdaságos üzemanyaggá válhat, amit mezőgazdasági melléktermékekből és állattenyésztési hulladékokból állítanak elő. Fűtőértéke 34 MJ/Nm 3 (47,2 MJ/kg), fajlagos CO 2 -kibocsátása 0,055 t CO 2 /GJ ü (biomasszából karbon-mentes); –Villamos energia „üzemanyag”, fajlagos CO 2 -kibocsátása 0,394 t CO 2 /MWh e (hazai VER); –Hidrogén gazdaságosan mezőgazdasági és állattenyésztési hulladékból (algákból?) állítanák elő. A hidrogén fűtőértéke 119,6 MJ/kg, nincs CO 2 -kibocsátása.

5 Az üzemanyagok összehasonlítása (L=100 km, E=21 kWh m ) ÜzemanyagTüzelőhő [MJ ü ] HatásfokÜzemanyag- felhasználás Fajlagos CO 2 - kibocsátás Benzin2160,356 l13,6 E852160,357,6 l2,6 Villamos energia 2860,3726 kWh e 10,2 SNG/RNG2160,354,39 kgC-semleges (12 kg) Üzemanyag- cella 1520,503,2C-semleges (8,4 kg) Hidrogén1690,451,40

6 Technológia Az üzemanyagok tisztasága, típusa → szakmakultúra. Üzemanyagok: –személygépkocsik, –tehergépkocsik, buszok, –motorvonatok, –hajók (dízel, földgáz), –atommeghajtású hajók, tengeralattjárók, –hidrogén-hajtású személygépkocsik, buszok. Átmenet: –tengeralattjárók rövid idejű akkumulátoros hajtása, –dízelgenerátoros hajtású hajók, –trolibusz, –villanymozdonyok, –hibrid (üzemanyag és villamos energia) személygépkocsik. „Villamos energia” ↔ hidrogén, metán? –személy-, tehergépkocsik, autóbuszok?

7 Földgázellátás

8 A hazai nagynyomású földgázhálózat [Zsuga]

9 V[m 3 /nap] -Τ [nap/év] V sz kitárolás tárolás Csúcs korlátozás

10 2. Hőellátás A hőt, „meleg energiát” (fűtés, melegvíz, technológia) alapvetően a tüzelőanyagok kémiailag kötött energiájából állítják elő, ami (esetenként) kiegészülhet hulladékhő-hasznosítással előállított hővel is. A fűtés, melegvíz, technológiai hő egy részét és a hűtést, „hideg energiát” (abszorpciós hűtés kivételével) pedig villamos energiával állítják elő. Magyarország 2009-ben: –Lakossági fűtési hő: 116 PJ/év (Q ü =132 PJ/év), M CO2 =5,7 Mt/év, –Használati melegvíz: 42 PJ/év, M CO2 =2,8 Mt/év, –Technológiai hő: 149 PJ/év, M CO2 =10,0 Mt/év, –CO 2 -kibocsátás: 18,5 Mt/év.

11 Magyarország ~4,3 millió lakás, amiből –~2,8 millió földgáz- (63 %), –652 ezer (15 %) távfűtött, –665 ezer fatüzelésű (15 %), –141 ezer szén, –5 ezer fűtőolaj, –60 ezer villamos energia. Meghatározó a földgáz részaránya, távfűtött lakásokkal együtt ~80 %. A lakosság hőfelhasználása csak becsülhető, mert csak a földgáz és villamos energia fogyasztott mennyisége van mérve. Egy átlagos hazai lakás –főzésre 5 GJ/év (10 %), –használati melegvízre 13 GJ/év (25 %), –fűtésre 35 GJ/év (65 %), –összesen 53 GJ/év hőt használ fel.

12 A lakosság becsült hőfelhasználása 2008-ban TípusN [ezer db]FőzésHmvFűtés Tömbfűtés1600,481,925,6 Központi fűtés14804,4017,7651,8 Konvektor10103,0312,1235,35 Gázfűtés26507,931,892,7 (66 %) Távhő fűtés6501,952,117,3 (12 %) Távhő hmv4755,82 Villamos energia 600,180,722,1 Szén1400,421,684,9 Fűtőolaj50,020,060,18 Tűzifa6652,07,9823,27 Összes417012,550,2126,5 Nyaraló (fűtés nélkül) 2300,230,92 Összes~440012,751,1140,4

13 USA Fogyasztás –Helyiségfűtés 31 %, –Helyiséghűtés 12 %, –Hmv 12 %, –Világítás 11 %, –Számítógép, elektronika 9 %, –Háztartási készülékek 9 %, –Hűtés 8 %, –Egyéb 8 %. Energiahordozó –Földgáz: 53 %, –Villamos energia: 30 %, –Fűtőolaj: 7 %, –Egyéb 9 %, –Nincs fűtés 1 %.

14 Helyiségfűtés Helyiségfűtés → fogyasztói szokások: –Milyen belső hőmérsékletet tartunk (t b =20±2 o C), de ettől eltérő is lehet. –(Mérsékelt, hideg égöv) a fűtési szezon időtartama eltérő,milyen hőmérséklettől fűtünk? távhő< 12 o C, földgáz <15 o C, De országonként is eltérő. –Fűtési mód: egyedi, központi, távfűtés. –Hőigény → építési kultúra: az épület tájolása, nyílászárók, szigetelés → „energiatakarékos” épületek, fűtési mód, szellőzés.

15 Hmv, technológiai hő Használati melegvíz (>45 o C) → fogyasztói szokások: –fürdés, zuhanyozás, –mosogatás, –takarékosabb vízfelhasználás (l/főnap). Főzés → fogyasztói szokások: –családi, –étterem, –előkészített ételek. Gazdasági technológiai → szakmakultúra: –Hőigény: hatékonyabb (kisebb energiaigényű) technológiák, hulladékhő- és hulladékvíz-visszanyerés, kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés (alap) és kazán (csúcs hőforrás) kooperációja, Üzemeltetés, karbantartás színvonala.

16 Technológia Helyiségfűtés: –tűzhely, kályha, gázkonvektor, villanykályha, –egyedi kazán a helyiségekben radiátorokkal, egy fan-coil-al és levegő-keringtetéssel, -cserével, –központi kazán a lakóhelyiségekben radiátorral, központi fan-coil levegő-keringtetéssel, -cserével, –távfűtés (kooperáló fűtőerőmű és kazán, távvezeték-hálózat, fogyasztói hőközpontok, fogyasztók radiátorokkal, lehetőség központi fan-coil levegő-keringtetéssel, levegőcserével,). Használati melegvíz: –gáz- és villanyboiler, –központi (kazán) és távhő fogyasztói hőközpont (hmv hőcserélők), –napkollektor. Főzés (egyedi): –gáz- és villanytűzhely, –„naptűzhely” (fejlődő világ), –biomassza „tűzhely”. Ipari technológiai: –hőhordozók: vízgőz-kondenzátum, termoolaj, füstgáz, „villamos energia”.

17 Távhőellátás

18 Kétcsöves távhőrendszer hőigénye

19 A fűtés hatékonyságának javítása

20 Hatékonyság-javítás Fűtés: –kisebb hőigény, –rövidebb fűtési szezon. Napkollektoros hmv-termelés: –Tüzelőhő, villamos energia csökken, –Nyáron távhő hmv nem szükséges, forróvíz keringtetés? Következmény: –Földgáz-, távhő-szolgáltató gazdaságossága? –Nem érdekelt a hatékonyság javításban.

21 3. Villamosenergia-ellátás A legjobb használati értékű szekunder energiahordozó. A villamos energia előállítható: –fosszilis tüzelőanyagok kémiailag kötött energiájából hőerőművekben (CO 2 -kibocsátás), –nukleáris üzemanyagok atommagban kötött energiájából atomerőművekben (C-mentes), –Megújuló energiaforrásokból: víz-, szélerőművek, fotovoltaikus (PV) napelemek (C-mentes), biomassza (C-semleges) és geotermikus fűtőerőművekben (C- mentes). Hazánkban 2009-ban –~5,2 millió háztartási (lakossági), –84 ezer termelő ági és –~280 ezer nem termelő ági fogyasztó volt.

22 Villamosenergia-termelés A 2009-ben Magyarországon termelt villamos energia (38,689 TWh) –52 %-a (20,26 TWh) járt CO 2 -kibocsátással, míg 48 %-a karbon-mentes, ill. semleges (18,429 TWh) volt. –Értékesített villamos energia 126,9 PJ/év (35,25 TWh/év). Összetétele: –6,346 TWh szén, –13,914 TWh (szénhidrogén) földgáz; –15,426 TWh nukleáris, –0,228 TWh víz, 0,331 TWh szél és 2,444 TWh biomassza és kommunális hulladék; –CO 2 -kibocsátás: 14,1 Mt/év.

23 Villamosenergia-felhasználás Világítás, információtechnika („szórakoztató” elektronika) → fogyasztói szokások: –technológiaváltás → energiatakarékos égők (világítótestek követése), –egyre kisebb fogyasztású berendezések, de készenléti állapot is (kapcsold ki). Hajtás: → kooperatívabb társadalom –Az egyéni közlekedésről „átállás” –a városi vagy, –távolsági tömegközlekedésre. –De ehhez megfelelő infrastruktúra és színvonal szükséges. Hűtés → fogyasztói szokások: –légkondicionálás (t b =22 o C), milyen hőmérséklettől, –fagyasztás (élelmiszerek, -35 o C-ig), –ipari technológiák (pl. gázok cseppfolyósítása, -180 o C-ig).

24 Technológia Termelés: –szén, fűtőolaj, földgáz kondenzációs és fűtő gőzerőművek, –atomerőművek (BWR, PWR 3+, más hőhordozóval, moderátorral és munkaközeggel), –földgáz vagy üzemanyag gázturbina és kondenzációs gőzturbina kombinált erőmű, gázturbinás és gázmotoros fűtőerőművek, –biomassza és (kommunális, ipari) hulladék fűtő gőzerőművek, –víz-, szél- naperőművek, fotovoltaikus napelemek, –geotermikus erőművek, –földgáz (biogáz), hidrogén tüzelőanyag-cellák. Centralizált vagy decentralizált? –centralizált: villamosenergia-rendszer (erőmű, hálózat, fogyasztók sokasága), –decentralizált: valamilyen tüzelőanyagból kiserőmű és egyedi vagy kisebb fogyasztócsoport ellátása hővel és villamos energiával → a VER teljesítményének csökkenése.

25 Villamosenergia-ellátás

26 A hazai nagyfeszültségű villamos hálózat [Gerse]

27 Villamosenergia-igény P(t), P(τ) t [h] P [W] 240 P cs P mi n  [h/év] P [W] P max P cs PmPm PaPa P min

28 Erőműtípusok

29 Illeszkedés a VER üzemviteléhez A villamosenergia-tárolás „gyengesége” miatt P(t) fogyasztók =P(t) erőművek -P(t) veszteség. –Időjárásfüggő erőművek → kiegyenlítő erőművek → szivattyús tározós erőmű. Beépített (BT) és rendelkezésre álló teljesítmény (RT):

30

31 Támogatások Beruházási (pl KEOP). Támogatott ár és kötelező átvétel. –Jelenleg a támogatás %-a földgáz-bázisú kapcsolt energiatermelés. –A kötelező átvétel megmarad, de 2011-től versenyáron, –Jelenleg hőártámogatás, –2013-tól új megújuló támogatás? CO 2 -adó, karbonmentes technológiák, zöldbizonyítványok.

32 Vezetékes energiahordozók jellemzői JellemzőVillamos energiaFöldgázTávhő Hálózatországos, országok közötti országos, országok közötti lokális (szállítás<~30 km) Minőségi jellemzőkFrekvencia (f=50±0,05 Hz), feszültség, Szinusz hullámalak Fűtőérték (összetétel) (H ü >34 MJ/Nm 3 ) nyomás helyiséghőmérséklet t b =(20±2) o C, hmv hőmérséklet >45 o C Primer tüzelőhő [PJ/év] évi felhasználás (1120) 433,1 (39 %)304,7 (27 %) 1 Végenergia [PJ/év] évi felhasználás (769) Egyéb tüzelőhő 144,1 (20 %) (40,026 TWh/év) 304,7 (47 %) 132,2 (17 %) 37,8 (5 %)

33 Vezetékes energiahordozók gazdasági modellje


Letölteni ppt "Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Dr. Ősz János Megújuló energiaforrások illeszkedése."

Hasonló előadás


Google Hirdetések